基于虚拟现实技术的临床实践教学体系构建策略探讨〔1〕

王静，查静茹，汪卓赟

(安徽医科大学第二附属医院，安徽 合肥 230601)

随着大数据时代的深入发展，信息化技术的不断推进，虚拟现实(VR)技术已进入大众视野。虚拟现实技术是通过计算机的各种运算程序，创造出一个虚拟的环境，体验者借助头戴设备等方式，通过自己的感觉器官在这个虚拟环境中进行互动和交流，是一种体验感极强的高新技术。这项技术融合图像处理、语音识别、红外遥感等各种高尖技术于一体，目前已广泛应用于航空航天、机械制造等领域，在现代科技史上具有里程碑的意义。临床医学是一门对实践操作技能要求较高的学科，但是随着我国医药卫生体制的不断改革、医学模式的不断演变，临床医学实践技能教育的形势越来越严峻。近年来，随着国家法律制度不断完善，患者的维权意识逐渐提升，越来越多的患者不愿意为临床教学提供支持服务[1]。并且医学高等院校的招生人数逐年攀升，临床教学资源已经无法赶上招生的增速，导致教学资源紧张，能够给予学生的实践操作机会越来越少。医学教育环境的窘迫严重影响学校的教学质量，也影响学生临床实践技能的提升，导致学生难以做到知行合一、将理论融于实际，难以形成完整的临床思辨能力。因此，如何提升临床教学资源的利用效率，增加临床医学生的实践机会是当前医学院校需要考虑的重大问题。本文考虑将VR技术引入医学教育领域，构建以VR技术为基础的临床实践教学体系，提高教学的真实性、经济性、高效性，探索一个更为科学、合理的临床实践教学模式[2]，以期应对现实面临的临床教学困境。

1 临床实践教学体系发展现状

目前，我国很多高等医学院校都通过建立临床实践技能培训中心，借助临床教学模型、计算机教学软件等仪器设备来锻炼医学生的实际操作能力，提高临床教学质量。部分高校还借助模拟教学设备、远程教学平台来对医学生进行临床技能和理论知识的培训，通过设置临床理论和实践操作的相关网络课程，医学生可以通过回看的形式反复学习和锻炼临床知识和实践技能。虽然，当前的临床教学体系已经尽可能地利用现有的教学资源来达到培训学生的目的，一定程度缓解了教学资源的紧张，但模型和网上教学终归缺少真实体验，难以激起学生的兴趣。并且由于模型和网上教学没有与真实的临床诊疗情境相结合，会使学生忽略一些临床实际操作过程中的细节，难以锻炼学生的观察力和细心程度。同时，由于无法与患者进行沟通，也不利于医学生医学人文素养和批判思维的养成[3]。因此，针对当前临床教学体系不完善的部分，应当结合现有的信息技术加以改进，基于已有的信息技术平台创新完善临床教学体系，努力摆脱当前临床教学困境。

2 虚拟现实技术应用于医学教育领域

20世纪80年代初，美国的Jaron Lanier提出了虚拟现实这个概念，它是一门融合了人机交互技术、计算机成像技术、信息数据互传技术等多门信息技术的崭新的综合性信息技术[4]。在20世纪末，由于虚拟现实技术具有交互性、真实性、安全性等特点，在医学院校中也逐步将其应用到教学领域，为医学人才的培养模式开辟了新思路。随着国家虚拟仿真基地和实践教学中心的建立，对于各高校虚拟仿真教学平台的建立也起到了一个示范和引领的作用[5]。目前，虚拟现实在我国医学教育领域主要应用于以下几个方面。第一，虚拟解剖教学：主要是通过计算机软件技术构建虚拟的人体结构，医学生可以选择任意器官、任意位置进行解剖，并且可以借助计算机的动画技术观察人体内部的神经和血管等各个部位，可以使医学生能够充分了解复杂的人体结构。第二，虚拟实验教学：通过构建虚拟的实验室环境，了解实验的基本原理和操作步骤，了解药物试剂、分子质子等结构，彻底打破了时空的局限，提高了学习的便捷性。第三，虚拟手术云观摩：通过戴上VR的现实设备，直观地感受手术的完整流程，可以从各个角度观看手术，能够在主刀医生、患者和助手这三种视角之间灵活切换，提供逼真的观摩学习环境，具有重大的医学教育意义。第四，VR医院：未来可以考虑利用VR技术建立虚拟医院，建立一套虚拟的医疗机构服务流程，医学生通过对虚拟患者进行病例分析和诊断，与虚拟患者进行沟通交流，达到锻炼提升自己实践技能的目的。

3 虚拟现实临床实践教学体系构建策略

3.1 建立知行合一的虚拟现实技能训练系统

知行合一的虚拟现实临床技能训练系统指的是一套理论与实践相结合的虚拟现实临床技能训练体系，包括虚拟网络训练平台和虚拟实战训练平台两个部分。本文建议利用计算机技术搭建虚拟网络训练平台，包括理论授课和临床实践两项内容，多途径、多形式、全方位地拓展医学生的临床思维能力，使医学生善于发现、思考、验证和解决问题。通过构建一套临床诊疗能力评估体系，给不同学员进行综合评分，因材施教，制订个性化的教学目标和教学计划[6]。医学生可以通过和虚拟患者交流，对虚拟患者进行诊断和治疗，根据体检报告来制订下一步的诊疗计划。通过虚拟实践可以锻炼医学生的自主性和能动性，同时也丰富了教学形式。虚拟网络学习平台能够有效节约临床资源，实现资源信息共享，提高了教学质量和效率。医学生的培养离不开实战训练，具有扎实的临床诊断功底是以后步入临床、更好地为患者服务的基础。《执业医师法》规定无执照的医学生不可单独进行诊断操作，导致医学生在实习的时候能够实际操作的机会很少，学生难以通过书本知识全面理解掌握相关诊断操作[7]。本研究建议利用虚拟现实技术构建实战训练平台，通过VR技术将患者的像数据转化为全息化的人体三维解剖学结构，并且映射在虚拟空间里，医学生可以利用此平台完成虚拟解剖学训练，进行各种手术模拟。基于VR技术构建的实战训练平台可以增加医学生的感官真实性，在虚拟实践时可以尝试不同的诊断方案和手术方式。虚拟实践的最大优势即允许试错，医学生可以通过虚拟实践中错误的不断积累，减少未来临床工作中犯错的概率，提高自己的临床技能水平。

3.2 开发真实还原的虚拟现实临床诊疗情境

临床诊疗情境是指医院内部各区域、科室的诊疗环境，如门诊、病房、急救及手术环境等。本研究建议开发基于虚拟现实技术的临床诊疗情境，简言之就是利用虚拟现实技术创建一个虚拟医院，按照国际化一流医院建设标准搭建虚拟诊疗平台。严格划分各功能区域，规范使用及管理医疗器械。在情境设计中避免虚拟医疗场景内医疗陈设及物品摆放、使用、管理不符合临床实际规范的现象，协助医学生进入真实规范的医疗环境，建立真实合理的临床路径。编排有效时间轴、空间轴，将传统临床学习内容按照实际临床工作时间轴、空间轴进行设计[8]。创建从模拟训练→虚拟训练→临床实训3个阶段循环，其中融入人文精神和职业素养的训练，全方位锻炼医学生的职业素养和实践技能，符合临床实际工作需求。避免刻板、教条学习，导致进入临床后无法应用所学内容开展临床实践工作。

3.3 构建基于岗位胜任力的虚拟现实教学评价体系

岗位胜任力是指在某一工作中，区分卓越者与普通者的深层次特征。判定一个教学培训的适用效果，需要借助客观的指标对其使用对象进行全面、综合的评价。本文建议构建基于岗位胜任力的虚拟现实教学评价体系，从领导能力、管理能力和沟通能力三个维度来评价使用虚拟现实培训系统的医学生[9]，从而判定虚拟现实培训的教学效果。通过分阶段的测评，按照学生的综合评分情况，改进教学培训计划，通过每个阶段的调整，逐渐找到适应学生行为特征的虚拟现实教学培训计划，提高学习效率，使培训达到最佳效果。同时，学生在虚拟现实培训中的表现情况也会对其以后临床科室的选择甚至职业发展规划起到指引作用。虚拟现实培训中的表现能一定程度反映一个学生的临床技能操作水平，建议完善我国的临床实践技能考评体系，将学生在虚拟现实技能培训中的表现情况也纳入考评范围，激发学生的学习动力，增加学生对虚拟现实培训的重视程度。

3.4 搭建产学研融合的虚拟现实技能联合培养基地

产学研融合是重要的知识创新平台，也是国家创新系统能够有效运作的关键环节[10]。集中各个主体的优势，实现资源优势互补，产生最大的规模效应。企业通过产学研融合可以及时获取最新的先进科学技术，不断提升自己的市场竞争力和影响力。高校可以通过产学研融合过程中的科技成果，加速科技成果转化，增加科技的市场价值和应用价值。产学研融合对于现代经济社会发展具有重要意义，是我国在虚拟现实教学这一领域形成重大创新突破的重要环节。本研究建议搭建产学研融合的虚拟现实技能联合培养基地，通过校企合作的形式，由企业为虚拟现实培训提供相应的仪器和设备平台，创建实践基地，学校负责提供专业技术和科研团队支持，同时定期选送老师和学生去实践基地培训。在合作的过程中进行深入研究，从市场需求角度、临床需求角度共同探讨如何完善更新虚拟现实的培训平台，努力形成一套完整的、与时俱进的、满足实际临床需求的虚拟现实培训平台。

4 虚拟现实临床实践教学体系构建难点

4.1 虚拟现实设备系统训练成本较高

虚拟现实训练中所需的虚拟人体、虚拟场景等设备造价昂贵，很难在临床上大规模使用。并且虚拟现实的相关课件制作需要耗费大量的人力、物力，目前多数虚拟现实的课件都是针对比较普及的学科和疾病，从经济角度考虑，小众的学科和疾病可能不适合虚拟现实教学。同时，虚拟现实教学要求带教老师有良好的计算机操作技能，而目前对授课老师该方面的培养会稍显不足。

4.2 虚拟现实设备系统技术不够成熟

虚拟现实技术在我国处于初期发展阶段，目前一些技术要素如力反馈、力检测、传感器检测等技术尚不成熟，真实感有待进一步提高。如何避免使用者由于长时间佩戴虚拟现实装置而产生晕眩感，并且在使用虚拟现实教学时由于带宽不够，图像的清晰度和实时性等一系列技术问题都有待逐步改进。

4.3 虚拟现实设备系统不利于培养协作精神

虚拟现实技术最大的优势是让使用者有沉浸式的体验感，但虚拟现实里的实验操作仅需学生一人独自在虚拟空间内完成，缺少与老师和同学的互动，无法锻炼学生的沟通技能和协作能力，在培养团队精神这一方面会有所欠缺。

5 小 结

随着虚拟现实技术的不断成熟和发展，医学院校应当加强对虚拟现实技术的开发力度，形成一套科学、全面、高效的虚拟现实培训体系，打造良好的虚拟现实教学环境，提高教学质量和水平。然而，虚拟现实技术只是传统临床教学的有益补充，不能本末倒置，完全替代临床教学。因此，医学院校应当加大临床教学资源投入力度，使学生能够获得更多的临床实践机会。虽然虚拟现实技术在医学教育领域已有所应用，但仍存在很多不足，如长时间佩戴虚拟现实装置会让使用者视觉疲劳，虚拟现实装置造价昂贵，使用成本较高等，还有待我们在未来的研究中不断深入探讨。